磁共振弥散张量成像的基本原理及其在中枢神经系统中的应用前言DTI成像的基本原理DWI的原理其方法就是在常规的MRI序列上施加对弥散敏感的梯度脉冲来获得通过两个以上不同弥散敏感梯度值（b值）的弥散加权象，可计算出弥散敏感梯度方向上水分子的表观弥散系数（apparentdiffusioncoefficientADC）ADC=In(S低/S高)/(b高-b低)然而DWI成像只在X、Y、Z轴三个方向上施加敏感梯度，不能完全、正确地评价不同组织在三维空间内的弥散情况，组织各向异性程度往往被低估。均质介质中水分子的运动是无序随机运动，即向各个方向运动的几率是相同，即具有各向同性（isotropy）要描述水分子的空间弥散情况，引入了张量的概念，脑白质中每一个体素的各向异性扩散过程就可以用张量D表示。需要用一个二维矩阵表示：均质介质中可以水分子的自由运动为各向同性，即在各个方向上的弥散强度大小一致，弥散张量D描述为球形，沿磁共振的三个主坐标的特征值为λ1=λ2=λ3二阶张量具有对称性，Dxy＝DyxDxz=DzxDyz=Dzy因此只要计算6个变量方法：至少在6个不同非共线方向上施加敏感梯度，另外再采集一幅具有同样参数而未施加敏感梯度的图像。从弥散加权像和非弥散加权像的信号强度衰减差异中可以得到6幅表观弥散系数图（ADC），得到一个六元一次方程组，最后利用这些图可以求得每个体素的有效弥散张量D理论上6次就可以，但是由于噪声的存在，方向越多，三维空间分布越均匀则数据越准确，目前最多可以在128个不同方向进行成像DTI的量化参数正常的ADC图第二类是反映各向异性的参数部分各向异性指数（fractionalanisotropy，FA）分析各向异性最常用的参数，指弥散的各向异性部分与弥散张量总值的比值，反应了各向异性成分占整个弥散张量的比例，取值在0～1之间，0代表了最大各向同性的弥散，比如在完全均质介质中的水分子弥散，1代表了假想下最大各向异性的弥散脑白质中FA值与髓鞘的完整性、纤维的致密性及平行性呈正相关2、相对各向异性（relativeanisotropy，RA）和容积比（volumeratio，VR）RA为各向异性和各向同性成分的比例。VR等于椭球体的体积与半径为平均扩散率的球体体积之比。两者的取值范围亦在0～1之间，RA的意义与FA相似，越接近1说明水分子的各向异性程度越高。而VR越接近1说明水分子的弥散越趋于各向同性。VR图DTI的彩色弥散张量图白质纤维束示踪成像（fibertractography）胼胝体扣带回冠辐射DTI在中枢神经系统的临床应用大脑发育及衰老在新生儿和婴幼儿的大脑白质ADC值比成人大而空间各向异性比成人小，随着大脑发育成熟，由于整体水份的减少和髓鞘化的进程，许多区域的ADC值降低、而FA值增加并且一些区域的改变要明显早于传统MRI的T1WI和T2WI的信号改变，被认为是前髓鞘化的表现Schneider等学者对52名儿童（年龄段从1天－16岁）行DTI检查，测量各个区域脑白质的平均弥散率及FA值，结果发现平均弥散率随年龄增长而下降，FA值则表现为增加另外一些研究指出白质通路微结构的完整性与人的认知功能有关，Filippi等对20名发育迟缓的儿童行DTI检查，尽管常规序列上影像表现正常，但在DTI图像上存在多处白质纤维通路FA值下降而平均ADC增加DTI在脑肿瘤中的应用3、显示白质纤维和肿瘤的相互关系，利于指导外科手术，这是DTI技术最有临床价值和应用的前景。模式I：患侧纤维的FA值相对于对侧正常或轻微降低（降低<25％）同时纤维的位置或/和方向发生改变。模式II：患侧纤维FA值相对于对侧明显降低（>25％），同时纤维位置和方向正常。模式III：患侧纤维FA值相对于对侧明显减低，同时纤维的走向发生改变模式IV：患侧纤维显示各向同性或近似同性，无法看出走行方向。模式1为肿瘤挤压周围纤维移位，提示肿瘤为良性或侵袭性不强的恶性肿瘤。模式2提示瘤周发生水肿，但不排除有肿瘤侵入。模式3提示瘤周纤维被肿瘤侵入。模式4提示肿瘤破坏瘤周纤维，仅限于恶性肿瘤，但可以是高级别或低级别肿瘤。模式I和模式IV这样的分类对于临床术前决定手术方案是十分有价值的。使临床外科医生可以在术前、术中更清楚掌握肿瘤和白质纤维的情况，使手术方案更加可靠安全目前已有学者报道了DTI在神经外科肿瘤切除术中的有效性，认为利用DTI指导手术可以提高手术全切率，降低术后的功能障碍北京天坛医院的戴建平等利用DTI技术对涉及锥体束的36例脑胶质瘤患者术前进行导航指导外科手术，结果认为白质纤维示踪技术可以优化手术方案，保护皮质下重要功能的白质纤维，并可预测患者临床功能预后。28，M，星形细胞瘤，未累及锥体束，术前